DE2262435C3

DE2262435C3 - Heißgasmotor mit zwei Zylindern und zwei Kolben

Info

Publication number: DE2262435C3
Application number: DE2262435A
Authority: DE
Inventors: Ingenmar Joel Malmoe Greis (Schweden)
Original assignee: United Stirling (sweden) & Co Malmoe (schweden) AB KB
Current assignee: United Stirling (sweden) & Co Malmoe (schweden) AB KB
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2262435B2; GB1315889A; JPS5143543B2; DE2262435A1; US3812677A; JPS4868937A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heißgasmotor mit zwei Zylindern und zwei Kolben, von denen jeder in einem Zylinder arbeitet und den Zylinder in einen oberen und einen unteren Raum teilt, wobei die oberen Räume über Erhitzerrohre und eine Hintereinanderschaltung eines Regenerators und eines Kühlers miteinander in Verbindung stehen, und die unteren Räume mit einem unter Druck stehenden Kurbelgehäuse verbunden sind.

Aus der AT-PS 2 61 325 ist eine Anordnung eines Stufenkolbens und Stufenzylinders bekannt Hierbei ist ein schmaler Kolbenteil in dem größeren Zylinderteil angeordnet Bei dieser Anordnung kann jedoch Schmieröl bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens in den mit Flüssigkeit gefüllten Raum unterhalb der Kolbenmembrane gelangen. Diese Patentschrift gibt keine Maßnahmen an, um dies zu verhindern.

In der US-PS 32 16 190 ist ein Motor mit einem Kompressionsraum und einem Expansionsraum beschrieben. Der Arbeitsmittelkreislauf ist hierbei mit dem Kurbelgehäuse über einen ölabscheider und einen Filter verbunden, der das umlaufende ö| im Hinblick auf Feststoffverunreinigungen reinigt Hierbei gelangt jedoch ebenfalls Schmieröl bei der Bewegung der Stufenkolben in den Treibmittelkreislauf, wodurch das Treibmittel verunreinigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Heißgasmotor der eingangs genannten An derart auszubilden, daß die Gefahr der Verunreinigung des

ίο Arbeitsgases durch öl vermieden oder wesentlich herabgesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Kolben und jeder Zylinder einen oberen und einen unteren Teil aufweist, wobei die oberen Teile enen geringeren Durchmesser als die unteren Teile besitzen, und daß zwischen den beiden Teilen jedes Zylinders eine Schulterfläche ausgebildet ist

Bevorzugte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert

Die Figur ist eine schematische Schnittansicht eines Heißgasmotors.

Das Kurbelgehäuse 1 des Heißgasmotors trägt zwei Zylinder, deren Achsen senkrecht zueinander angeordnet sind. Jeder der Zylinder weist zwei miteinander verbundene, koaxiale Teile auf, wobei die beiden oberen Teile 2 und 4 geringere Innendurchmesser aufweisen als die beiden unteren Teile 3 und 5. In jedem Zylinder befindet sich ein Kolben, der zwei Teile verschiedenen Durchmessers besitzt die in die jeweiligen Abschnitte der Zylinder passen. Die Kolbenteile geringeren Durchmessers sind mit 6 und 7, die Kolbenteile größeren Durchmessers mit 8 und 9 bezeichnet In jedem der beiden Zylinder ist über dem Kolbenteil 6 bzw. 7 ein oberer Raum in Form eines Arbeitsraumes 10 bzw. 11 ausgebildet Im Arbeitsraum 10 herrscht eine hohe Temperatur von beispielsweise 700° C, während im Arbeitsraum 11 eine wesentlich geringere Temperatur, beispielsweise 80° C herrscht Die beiden Arbeitsräume sind mit einem Arbeitsgas, wie z. B. Wasserstoff oder Helium, gefüllt und über eine Vielzahl von Erhitzerrohren 12 (von denen nur eines dargestellt ist), einen Regenerator 13 und einen Kühler 14 miteinander verbunden. Die Kolben 6, 8 und 7, 9 sind durch eine Pleuelstange 16 bzw. 17 mit einer Kurbelwelle 15 verbunden. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 6,8 eilt derjenigen des Kolbens 7,9 um 90° der Kurbelwellendrehung voraus, wenn sich die Kurbelwelle 15 in Vorwärtsrichtung dreht, d.h. nach der Darstellung in der Figur im Gegenuhrzeigersinn.

Zwischen den Wänden der Zylinder- und Kolbenteile sind zwei untere Räume 18 ausgebildet Aufgrund des Unterschieds im Innendurchmesser der Zylinderteile ändern sich die Volumina der Räume 18 während jedes Takts des Motors. Jeder Raum 18 steht Über eine Leitung 19 in direkter Verbindung mit dem Inneren des unter Druck stehenden Kurbelgehäuses 1. Die Leitung 19 enthält ein Rückschlagventil 20, das einen Gasstrom nur in einer Richtung von dem jeweiligen Raum 18 in das Innere des Kurbelgehäuses 1 durchläßt Eine weitere Leitung 21, die einen ölfilter 22 und eine verengte Austrittsöffnung 23 besitzt verbindet das

Innere des Kurbelgehäuses 1 mit dem Arbeitsraum 11.

Die Arbeitsweise ist wie folgt. Während des Betriebs enthalten die beiden Arbeitsräume 10 und 11 Arbeitsgas bei einem hohen Mitteldruck von beispielsweise

15ö Bar, Aufgrund der Bewegungen der Kolben Ändert sich dieser Druck während einer Umdrehung der Kurbelwelle 15, etwa zwischen 125 und 175 Bar, Da der Kolben 6,8 im Hochtemperatur-Zylinder dem Kolben 7, 9 im Niedertemperatur-Zylinder 4,5 um 90° Kurbelwellendrehung vorauseilt, wird während jedes Takts mechanische Energie erzeugt

Es ist wichtig zu verhindern, daß öl, welches zur Schmierung der Pleuelstangen und der Kurbelwelle sowie der Kolbenteile 8 und 9 bestimmt ist, weiter in Richtung der Arbeitsräume 10 und 11 gelangen kann. Würde etwas von dem öl in diese Räume eintreten, so würde das Arbeitsgas verunreinigt und der Regenerator 13 schnell zerstört

Der Unterschied zwischen den Innendurchmessern der Zylinderteile 2 und 3. sowie der Unterschied zwischen den Innendurchmessern der Zylinderteile 4 und 5 biiden innere Schulterflächen 24 und 25, die kreisförmige, scharfe Kanten 26 und 27 besitzen. Diese Kanten 26 und 27 verhindern, daß Ol in die von dem Kurbelgehäuse entfernt liegenden Zylinderenden gelangen kann.

Der Raum 18 verändert während der Kolbenbewegungen sein Volumen. Diese Volumenänderung wird ausgenutzt um eine Pumpwirkung zu erzielen, indem der Raum 18 über eine Leitung, die ein Rückschlagventil 20 aufweist, mit dem Inneren des Kurbelgehäuses verbunden wird, Irgendwelches ausströmende Gas, das mit öl vermischt sein kann, wird also kontinuierlich aus

S dem Raum 18 in das Innere des Kurbelgehäuses gepumpt

Bei abgewandelten Ausführungsformen kann diese Wirkung erreicht werden, indem in den Kolbenteilen 8 und 9 Rückschlagventile vorgesehen oder die Kolbenringe in geeigneter Weise ausgebildet werden, wie es an sich bekannt ist

Aufgrund des Gasstroms durch die LeituTig 21 entspricht der Druck im Kurbelgehäuse dem Mitteldruck des Arbeitstaktes. Die verengte Austrittsöffnung 23 kann durch ein Rückschlagventil ersetzt werden, das einen Gasstrom in Richtung des Raumes 11 durchläßt In diesem Fall entspricht: der Druck im Kurbelgehäuse dem minimalen Druck, der während eines Taktes auftritt und die Pumpwirkung der Räume 18 wird verbessert Weiterhin können die Wä^e des Kurbelgehäuses dünner ausgebildet und somit von geringerem Gewicht sein. Jedoch wirkt dann der Gasdruck in dem Kurbelgehäuse in geringerem Maße dem Gasdruck in den Arbeitsräumen entgegen, so daß sich die Kräf:e auf die Kurbelwellenlager entsprechend erhöhen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Heißgasmotor mit zwei Zylindern und zwei Kolben, von denen jeder in einem Zylinder arbeitet und den Zylinder in einen oberen und einen unteren Raum teilt, wobei die oberen Räume über Erhitzerrohre und eine Hintereinanderschaltung eines Regenerators und eines Kühlers miteinander in Verbindung stehen und die unteren Räume mit einem unter Druck stehenden Kurbelgehäuse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (6,8,7,9) und jeder Zylinder (2,3, 4,5) einen oberen und unteren Teil aufweist, wobei die oberen Teile einen geringeren Durchmesser als die unteren Teile besitzen, und daß zwischen den beiden Teilen jedes Zylinders eine Schulterfläche (24,2S) ausgebildet ist

2. Heißgasmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden unteren Räume (18) jeweils zwischen den beiden Teilen jedes Zylinders ausgebildet sind und mit dem Kurbelgehäuse (1) jeweils über eine Einwegverbindung in Verbindung stehen, die ein Strömen des Gases nur in Richtung auf das Kurbelgehäuse erlaubt.

3. Heißgasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegverbindung durch Kolbenringe gebildet ist, die ein Strömen des Gases zwischen dem Kolben und der Zylinderwand nur in Richtung auf das Kurbelgehäuse erlaubt.

4. Heißgasmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegverbindung durch eine Leitung (19) gebildet ist, die ein Rückschlagventil (20) enthält.

5. Heißgasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ei.,e Leitung (21), die einen ölabscheider (22) und eine dem Gasstrom Widerstand bietende Einrichtung (23) enthält, das Innere des Kurbelgehäuses (1) und den oberen Raum eines der Zylinder miteinander verbindet

6. Heißgasmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß eine Leitung, die ein Rückschlagventil und einen Ölabscheider enthält das Innere des Kurbelgehäuses und den oberen Raum eines der Zylinder miteinander verbindet